专利名称：一种矩形方块状有散热面的铝电解电容器模组及结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动车辆驱动用电力转换装置中，提供母线滤波和无功功率补偿作用的铝电解电容器一种并联组合模组结构。
背景技术：
低压(蓄电池电压100VDC以下)小功率电动车辆如电动叉车、电动高尔夫球车、电动场地车等等的驱动电力转换装置如斩波器、逆变器中，主电路通常都是有许多分立型MOSFET元件或低压IGBT模块和许多小型铝电解电容器并联连接所构成。这种分散并联结构复杂，组装工艺难度高，特别是数量众多元器件连接后，均压均流问题比较突出，电容器散热问题不易解决，造成可靠性不高、生产效率低等诸多问题。由此人们对于产品组装的简易型；解决产品散热问题和提高可靠性的要求很强烈。低电压大电流功率MOSFET模块产品已经面世，如日本三菱电机公司FM系列功率MOSFET模块产品，只有P极输入8A和N极输入8B及U极8C、V极8D、W极8E输出端子，极大简化功率开关元件的组装工作(如图1)，但功率MOSFET模块P极输入8A和N极输入8B与电容器的连接安装一直困扰着产品工程师。通常圆柱形铝电解电容器提高功率是通过增大圆柱体实现的，而电解电容器单体很难改变圆柱体的外形结构；并联模组化面临着铝电解电容器特殊的防爆设计问题，即铝电解电容器必须在顶部防爆阀处留出足够的压力释放空间以保证产品在极端情况下的安全性。为使电容器成为方便安装的矩形方块状，有工程师尝试采用易于实现的薄膜电容器，例如日本东芝公司JP2008148530A专利公报公布的带有散热矩形方块状薄膜电容器结构，但薄膜电容器相比铝电解电容器较低的容量密度比以及较差产品高温特性，使得电力转换驱动装置体积较大且可靠性不高。
发明内容
本发明解决的问题是通过设计空气导槽满足铝电解电容器防爆压力释放要求，配合适当的电容器与叠层母线排摆放排列结构，实现一种矩形方块状且有散热面的铝电解电容器并联模组结构产品。本发明采用的技术方案如下为便于与功率MOSFET模块8或低压IGBT模块以及其他类型开关管连接安装，以适当形状的母线排I为骨架支撑结构(图3)，铝电解电容器2分布在层叠母线排I两侧，为减小结构体积，电解电容器2 “倒伏”在层叠母线排I平面上即铝电解电容器2圆柱体轴向平行于层叠母线排I平面(图4、图5);封闭设计的空气导槽4有卡口 4A使铝电解电容器2顶部防爆阀2A卡紧空气导槽4，空气导槽4有空气出口 4B，可以将内部空气压力向电容器模组以外释放(图6)，为减小结构体积，空气导槽4有多个卡口 4A，使得多个电容器2可以共用一支空气导槽4满足防爆压力释放要求(图7);以上层叠母线排1、电解电容器2和空气导槽4用导热性较好的固定剂如灌封胶5封装在外壳6内，外壳6开口侧即固定剂外露灌封平面设计为散热面9，安装时与电力转换装置散热器7或外壳贴合，使电容器模组内部热量经由固定灌封胶散热面传导到散热器和外部空气中，提高装置整体可靠性。
图1:电力转换装置主电路结构图
图2:铝电解电容器功率模组分解图
图3:层叠母线排结构图
图4:层叠母线排、铝电解电容器位置图
图5:层叠母线排和铝电解电容器安装图
图6:空气导槽
图7:空气导槽、铝电解电容器卡紧安装图
图8:层叠母线排、空气导槽、铝电解电容器安装图
图9 :电力转换装置中铝电解电容器功率模组安装截面图。图中数字代表1-层叠母线排，其中IA-正极母线排，IB-负极母线排，IC-绝缘层，ID-层叠母线排引出端子，IE-层叠母线排接线柱。2-铝电解电容器，其中2A-铝电解电容器顶部防爆阀，2B-电解电容器正极引线，2C-电解电容器负极引线。3-铝电解电容器固定件。4-空气导槽，其中4A-空气导槽电容器卡口，4B-空气导槽空气出口。5-固定灌封胶。
6-外壳。7-电力转换装置散热器。8-功率MOSFET模块，其中8A-P极端子，8B-N极端子，8C-输出U极，8D-输出V极，8E-输出W极。9-铝电解电容器功率模组散热面。
具体实施例方式以下将参考附图描述本发明的优选实施例。为方便与功率MOSFET模块8和蓄电池组安装连接(如图1)，将层叠母线排制成适合的形制，正极母线排IA和负极母线排IB用绝缘层IC保证电气绝缘，母线排两端分别有与蓄电池组连接用的螺母固定柱IE和与功率MOSFET模块8连接端子ID (如图3)。铝电解电容器2在层叠母线排I排列分布，为减小结构体积和共用空气导槽4，电解电容圆柱体2 “倒伏”在层叠母线排I平面的固定件3上，即铝电解电容器圆柱体2与层叠母线排I平面轴向平行(图4、图8)。电解电容器2正极引线2B与正极母线排IA连接，电解电容器2负极引线2C通过正极母线排IA上圆孔与负极母线排IB连接(图5)。空气导槽4可以设置多个电解电容器2卡口 4A，且有与电解电容器模组外壳外部空气相连通的空气出口 4B(图6)。多只电解电容器2顶部防爆阀2A装入空气导槽4的电容器卡口 4A大致成为方形体(图7)。层叠母线排1、电解电容器2和空气导槽4装配成稳固结构的方形体，如图8所示。将层叠母线排1、电解电容器2和空气导槽4组装的方形体结构装入外壳6，外壳6内侧各结构之间灌封具有导热性能的固定灌封胶5，使层叠母线排1、电解电容器2、电解电容器固定件3、空气导槽4、固定灌封胶5、外壳6成为坚强的整体(图1)。铝电解电容器功率模组安装时，外壳6内侧固定灌封胶5的灌封面与散热器7紧密接触，形成散热面9，电容 器模组内部热量经过散热面9向散热器7传导热量(图9)。
权利要求
1.一种电动车辆驱动器用矩形方块状有散热面的铝电解电容器模组及结构，包括有连接端子的层叠母线排；与层叠母线排平面轴向平行的圆柱体铝电解电容器和为铝电解电容器提供安全压力释放用的空气导槽；外部矩形方块状的外壳以及外壳内各结构之间有导热性能的灌封胶；安装时外壳的灌封胶平面与散热器接触使电容器模组内部热量散发出去成为铝电解电容器功率模组的散热面。
2.根据权利要求1所述用于电动车辆用铝电解电容器模组，其中所述层叠母线排连接端子的特征是分别连接蓄电池组和功率开关管的两组端子或者是一组共用端子。
3.根据权利要求1所述用于电动车辆用铝电解电容器模组，其中所述层叠母线排连接端子的特征是可以是两支独立的正负极端子，也可以是包括正负极安装孔的层叠母线排。
4.根据权利要求1所述用于电动车辆用铝电解电容器模组，其中所述铝电解电容器在层叠母线排平面上的分布特征是可以分布在层叠母线排两侧，也可以只安装在一侧。
5.根据权利要求1所述用于电动车辆用铝电解电容器模组，其中所述空气导槽的特征是可以是任何形状的与功率铝电解电容器模组外部空气连通的“空气管道”。
6.根据权利要求1所述用于电动车辆用铝电解电容器模组，其中所述散热面的特征是散热面可以是功率铝电解电容器模组的底面与散热器接触，也可以是铝电解电容器模组的侧面与电力转换装置外壳接触。
全文摘要
以层叠母线排为骨架结构，铝电解电容器圆柱体轴向平行于层叠母线排平面分布安装，封闭设计的空气导槽可以将铝电解电容器防爆压力向电容器模组以外释放，将层叠母线排、电解电容器和空气导槽用导热性的灌封胶封装在外壳内，外壳灌封胶平面设计为散热面，安装时与电力转换装置散热器紧密接触，实现一种矩形方块状且有散热面的铝电解电容器并联模组结构产品。
文档编号H01G9/26GK103065805SQ20131000942
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者周旺龙 申请人:周旺龙